第5章

面向IntelFPGA 
的OpenCL 
运行平台搭建

本章介绍在Ubuntu环境下搭建OpenCL 运行平台的方法,主要包括Quartus 
prime 、OpenCLSDK 、EDS 等软件的安装,DE10_nanoBSP 的安装及系统环境变量的设
置,SD 卡img文件的烧写,minicom 驱动的安装与参数设置,开发板与PC 通过以太网实
现数据传输的方法等。通过本章的学习,读者可以掌握面向IntelFPGA 的OpenCL 运行
平台的搭建方法。

5.1 
搭建OpenCL 
平台的软硬件要求
本书使用的OpenCL 运行平台需要以下软硬件部分: 

(1)友晶科技的DE10nano开发板
;
(2)microSD 卡( GB,开发板自带)
;
(3)microSD 读卡器
;
(4)USB 线(Atomini-B,开发板自带)
;至少4(_) 
(5)以太网电缆及网络路由器;
(6)具备以下条件的PC 。
●USB 接口。
●32GB 存储器(至少16GB )。
●64 位操作系统(Ub04LTS )。
untu16.

●win32DiskImager(运行在Windows环境下)。
●minicom 软件
。
IntelQuartusPrime 软件
。
●

●IntelOpenCL 软件。
●IntelSoCEDS 软件。
●DE10_nanoBSP 。

5.面向OpeCL应用的DE1_nno开发板简介
2n0a

DE10_nano开发板是一个基于IntelFPGA的片上系统(systemonchip,SoC)硬件
设计平台,该平台结合了嵌入式Cortex-A9双核处理器和可编程逻辑,具有很高的设计灵
活性。设计平台的资源包括:具有110k个可编程逻辑单元的FPGA,型号为CycloneV 
5CSEBA6U23I7;时钟频率可达800MHz的双核ARMCortex-A9处理器;32位1GB 
DDR3SDRAM;1GigabitEthernetPHY等。其中,以双核ARM处理器、外设和存储器
等组成了一个硬处理器系统(hardprocesorsystem,HPS )。

针对基于DE10_nano开发板的OpenCL开发设计需要注意以下几个问题。
(1)FPGA的配置方式由HPS系统完成,HPS系统执行存储在SD卡上的镜像
文件。
(2)FPGA配置方式的开关设置如图5-1所示,应将MSEL[4.0]设置为01010 。开
关拨到ON端为0,拨到另一端为1。


图5-
1 
DE10_nano开发板MSEL开关设置

(3)开发板运行OpenCL程序需要连接三个接口:一是电源接口,二是USB串口, 
三是RJ-45网线接口。三个接口的位置在图5-1中进行了标识。电源接口为开发板供
电,USB串口用来实现PC与开发板之间的信息交互,RJ-45网线实现PC与开发板之间
的数据复制。
(4)图5-2为DE10_nano开发板的OpenCL架构。整个OpenCL程序由kernel程
序和host程序组成。kernel程序由PC操作系统中安装的DE10_nano开发板的BSP进
行编译以生成aocx文件,在FPGA可编程逻辑上运行。host程序同样由PC操作系统
中安装的DE10_nano开发板的BSP进行编译以生成可执行文件,由ARM处理器
执行。
83 


图5-
2 
DE10_nano开发板的OpenCL 
架构

5.平台所需软件下载
3 

5.3.1　Quartus 
Prime 
Standard 
下载
本书选用的软件版本为18.下载链接为:h//fpgsfwaeitlc1/?

1, 
tp:aotr.ne.om/18.

edition=standard&platform=linux&download_manager=dlm3 。

选择版本类型:Standard。

选择版本:18.

1。
操作系统:Linux。
下载方法:方法(1)和方法(2)任选其一。
ltownod中的Quru-1.

(1)在组合文件标签下的目录中选择下载CompeeDlaats18.0. 
84

625-iu-ompeetr,如图5-3所示。

lnxclt.a


图5-
3 
QuartusPrimeStandardComplete 
下载资源网站截图

(2)在独立文件标签下的目录中选择下载QuartusPrimeStandardEdition中的
QuatsPiicueo以及Deies中的Cylneiesppot,如
rurme(nldsNisIEDS), vccoeVdvcur
图5-4所示。


图5-
4 
独立下载资源网站截图

单击下载按钮后,若没有登录或没有注册过账号,则网址会提示登录或注册,按照网
站提示登录或注册即可。

5.3.2　Intel 
FPGA 
SDK 
for 
OpenCL 
下载
在独立文件标签中选择下载IntelFPGASDKforOpenCL,如图5-5所示。


图5-
5 
IntelFPGASDKforOpenCL下载资源网站截图

5.3.3　Intel 
SoC 
FPGA 
EDS 
下载
在独立文件标签中选择下载IStandardEdition,如图5-6所示。
ntelSoCFPGAEmbeddedDevelopmentSuite 


图5-
6 
IntelSoCFPGAEDS下载资源网站截图


85 


5.平台所需软件安装
4 

5.4.1　安装Quartus 
Prime 
Standard 
Edition+ 
Intel 
FPGA 
SDK 
for 
OpenCL
1.安装步骤
在Ubuntu系统中,使用firefox网络浏览器的默认下载路径为“/home/用户名/下
载”。注意:这里的用户名为Ubuntu系统当前用户的名字,作者的用户名为ubuntu602, 
因此默认下载路径为“/home/ubuntu602/下载”。

按以下步骤进行操作,以ubuntu602作为用户名为例进行说明,读者在具体操作时, 
需要将ubuntu602替换为自己Ubuntu系统的当前用户名。获取当前用户名的命令
为who。

(1)使用组合键Ctrl+Alt+T打开一个终端。
(2)在打开的终端输入命令sudosu。
(3)输入管理员密码,获得管理员权限。
(4)获取当前用户名,输入终端命令who。
(5)根据获取到的用户名跳转到“/用户名”目录下。输入命令c/用
户名。
/homed/home
注意:用户名要用(4)中获得的真实用户名替换,作者的用户名为ubuntu602,因此
输入的命令为:cd/home/ubuntu602 。

(6)跳转到“下载”目录下,输入终端命令cd下载。
liu(
r7)
nAOCLS
确认安装文件存在于
tp18.0.
“下载
-i”
u
目录下
rn。
,输入终端命令
hmod+xQuls。
artusSetup-18.1.0.625
(8)赋予安装文件可执行权限,输入终端命令
c
nx.ueu-1.625lnx.
u
(9)执行安装, /QuruStp18.0.-iurn。
输入终端命令.atseu-1.625lnx.
u
图5-7为作者PC端安装过程中输入命令的截图
。


图5-7输入命令截图
安装过程中出现如图5-8(a)~图5-8(h)所示的8个对话框。图5-8(b)中需要选择“I 
acepttheagrement”选项。

86

注意:图5-8(c)中的安装路径默认为“/ro/itlFPGA/18.”,因为“/ro”目录采

otne1ot
用图形界面访问不方便,因此需要将安装路径修改为“/h/1”,如

omeintelFPGA/18.
图5-8(d)所示。如果图5-8(e)中的信息不全,则说明相关软件没有下载到“下载”目录
下,这时单击图中的Cancel按钮即可取消安装,完成相应软件的下载后,重新开始安装。
在图5-8(h)中只保留CreateshortcutsonDesktop选项,然后单击Finish按钮完成安装。
其余对话框保持默认设置即可。


图5-
8 
安装过程中出现的对话框

87

88
图5-
8 
(续) 


图5-
8 
(续) 

89

若桌面快捷方式无法创建,则需要在“/h1/q/b目(”) 录下
运行终端命令sud/qats。
ome/intelFPGA/18.uartusin

o.uru

2.License配置
切换到“/h/1/q/bn”目录下,运行命令s/qs。

omeintelFPGA/18.uartusiudo.uartuQuartusPrime 软件第一次运行时需要配置License,弹出如图5-9所示的配置请求对话
框。选择最后一个选项“Ifyouhaveavalidlicensefile,specifythelocationofyour 
licensefile”,单击OK 按钮,弹出如图5-10 所示的对话框,在Licensefile信息栏中选择
Licnedt文件所在的目录,作者计算机中的Licnedt文件在“/home/ne” 

es.aes.aitlFPGA/
目录下,因此该信息栏显示的信息为“/home/necnedt”。设置好后,单击
OK 按钮,完成License配置。
itlFPGA/Lies.a


图5-
9 
License 
配置请求对话框


图5-1ies.at文件配置

0 
Lcned


90 


5.4.2　安装SoCEDS
(重复5.1节安装步骤中的(7)。
CEDSSt18.1.625

1)~(7) 3.1)~(

(8)赋予安装文件可执行权限,输入命令chmod+xSoeup-0.
liurn。
nx.u

(9)执行安装,输入命令/SoCEDSStp-1.625lnx.un。
eu18.0.-iur在安装过程中会出现图5a)~图5h)的8个对话框,图5b)中需要选择“
acepttheagrement”选项。
-11(-11(-11(I 

图5-11SoCEDS软件安装过程中出现的对话框
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